Die drei Musketiere der Physik

13. Oktober 2009, 19:41
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Der Russe Vitaly Efimov besucht die Uni Innsbruck, wo seine wichtigste Arbeit im Experiment bewiesen wurde

Der russische Physiker Vitaly Efimov ist bei den Studenten der University of Washington sehr beliebt. "Ich mag Physik gar nicht. Aber er macht dieses Fach interessant, sogar um 8.30 Uhr morgens", notierte einer von ihnen auf der Website Ratemyprofessors.com. Ein anderer ergänzte: "Ich habe Physik immer gehasst. Aber Efimov ist sehr klar in seinen Erklärungen und lustig." Wahrscheinlich waren ihm Efimovs plastische Erklärungen in Erinnerung. Einst hatte der Russe bei der Frage "Was ist Bewegung und was nicht" ein Gewehr zur Hand genommen und abgedrückt. Ein Student nahm dieses pädagogisch wertvolle Ereignis auf und stellte das Video auf youtube.com online.

Vitaly Efimov ist mit Leib und Seele in der Lehre engagiert. Der Forschung hat er seit langem den Rücken zugekehrt. Und das, obwohl seine wichtigste, theoretische Arbeit aus dem Jahre 1970 seit einigen Jahren die Wissenschafter interessiert - und Quantenphysikern in Innsbruck 2006 erstmals ein praktischer Beweis gelang.

Efimov berechnete, dass sich drei Bosonen zu einem schwach gebundenen Objekt vereinen lassen, obwohl sie eigentlich paarweise keine Bindung eingehen können. Seither spricht man von "Efimov-Zuständen". Ein beliebtes Bild zur Erklärung: die Borromäischen Ringe, die zwar zu dritt, aber nicht paarweise ineinander verschlungen sind (Grafik). Schneidet man einen der Ringe heraus, dann bricht die Konstruktion zusammen. Besonders fantasievolle Wissenschafter erklären den Efimov-Zustand auch mit einem Bild aus der Literatur. Wie die drei Musketiere von Alexandre Dumas stehen die Teilchen zueinander. "Einer für alle, alle für einen":

Der heute in den USA so bewunderte Efimov wurde 1970 nicht ernst genommen und verlacht. Die Fachwelt bezweifelte, dass ein praktischer Nachweis dieses theoretischen Prinzips möglich sei. 2006 gelang es Forschern am Institut für Experimentalphysik der Universität Innsbruck um Wittgensteinpreisträger Rudolf Grimm und Hanns-Christoph Nägerl dennoch, diese "Zustände" experimentell nachzuvollziehen, damals bestand die Dreierbeziehung ausschließlich aus Atomen.

Im Frühjahr 2009 ist es am gleichen Institut erstmals gelungen, den Nachweis auch mit einem Atom und einem zweiatomigen Molekül zu erbringen. Die Italienerin Francesca Ferlaino und der Niederländer Steven Knoop haben dazu ein ultrakaltes Gas aus freien Cäsiumatomen beobachtet, das auf eine Temperatur von wenigen Milliardstel Grad über dem absoluten Nullpunkt abgekühlt wurde. Mithilfe eines Magnetfelds wurde ein Teil der Atome zu zweiteiligen Molekülen zusammengeführt. Nach weiteren Veränderungen der Magnetfelder haben sich die Atome und Moleküle dann zu "Efimov-Zuständen" verbunden.

Grimm verweist darauf, dass Efimov seinen "Zuständen" universelle Gültigkeit zusprach, sie können also mit allen Teilchen nachgewiesen werden. Einzige Voraussetzung: Die große Streulänge, ein Maß für die Wechselwirkung in der Quantenmechanik. Genau deshalb sei nun ein Efimov-Schwerpunkt entstanden. Fünf bis sechs Arbeitsgruppen seien international mit Nachweisen in verschiedenen Systemen beschäftigt. Für den Vater dieser Forschungsarbeit, Vitaly Efimov, sei das ein "bewegender Augenblick" und wohl auch eine Genugtuung nach all den Jahren der Nichtanerkennung. (Peter Illetschko/DER STANDARD, Printausgabe, 14.10.2009)

Am 22. und 23. Oktober ist Vitaly Efimov zum ersten Mal zu Gast in Innsbruck und wird eine Vorlesung halten.

  • Borromäische Ringe.
    grafik: köck

    Borromäische Ringe.

  • Vitaly Efimovs (links) Theorie und sein mit den Borromäischen Ringen vergleichbarer Efimov-Zustand wurden von Quantenphysikern um Rudolf Grimm nachgewiesen.
    fotos: iqoqi

    Vitaly Efimovs (links) Theorie und sein mit den Borromäischen Ringen vergleichbarer Efimov-Zustand wurden von Quantenphysikern um Rudolf Grimm nachgewiesen.

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